Кіріспе
Адам мен басқа жануарларда кездесетін ген Smoothened - бұл адамда SMO генінің кодтауындағы белок. Smoothened - бұл G протеинді жұпталған Frizzled (F) класының рецепторы, ол едіктің сигнал беру жолының құрамдас бөлігі болып табылады және адамдардан адамдардан сақталады. Ол табиғи тератоген циклопаминнің молекулалық нысанасы болып табылады. Сонымен қатар, бұл Висмодегибтің нысанасы, АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) бекіткен тұңғыш едік жолының ингибиторы. Smoothened (Smo) - эригендік сигналды жолдың негізгі компоненті болып табылатын негізгі трансмембраналық белок, ол жасушалық жасушалық байланыс жүйесі эмбрионалдық даму мен ересек ұлпа гомеостазы үшін маңызды. Клеткалар арасында Hh сигналдарын жеткізетін белоктардың мутациялары туа біткен ақаулар мен қатерлі ісікке әкеледі. Hh сигналын мембрана арқылы тасымалдайтын белок - онкобелок пен G белокпен жұпталған рецептор (GPCR) Smoothened (Smo). Smo- ні Patched (Ptc) деп аталатын Hh лигандтар үшін жеке трансмембраналық рецептор реттейді. Ptc - бұл ісікті басушы, ол Smo-ны тежеу арқылы Hh жолдарын тоқтатады. Адамның тері және ми қатерлі ісігін тудыратын Hh сигналының шамадан тыс таралуы көбінесе Ptc- нің инактивацияланатын мутацияларына немесе Smo- ның функциясын арттыратын мутацияларына байланысты болады. Smo- ның тікелей агонистері мен антагонистері, мысалы SAG және vismodegib, Smo- мен байланыса алады және оны белсендіреді немесе тежей алады, ал Ptc Smo- ні эндогендік түрде қалай тежейтіні әлі күнге дейін құпия болып табылады. Қазіргі уақытта Smo-ны баскальді жасушалы қатерлі ісікті емдеу үшін vismodegib кіші молекулалық дәрісі тікелей нысанаға алады және тежейді, алайда бұл дәріге кең таралған резистенттілік кең таралған мәселе болып табылады. Hh әсерінен пайда болатын қатерлі ісіктердегі Smo белсенділігін анықтаудың басқа әдісін табу жаңа терапиялық әдістер үшін құнды ақпарат береді. Smo-дағы Ptc-ге жауап беретін сайттарды анықтау Hh сигнализациясындағы ұзақ уақыт бойына сыр болып келген мәселені шешуге көмектеседі және Hh әсері бар қатерлі ісіктерде Smo белсенділігін бұғаттау үшін жаңа терапиялық стратегияларды ұсынады.
Smoothened is a protein that in humans is encoded by the SMO gene. Smoothened is a Class Frizzled (Class F) G protein coupled receptor that is a component of the hedgehog signaling pathway and is conserved from flies to humans. It is the molecular target of the natural teratogen cyclopamine. It also is the target of vismodegib, the first hedgehog pathway inhibitor to be approved by the U. S. Food and Drug Administration (FDA). Smoothened (Smo) is a key transmembrane protein that is a key component of the hedgehog signaling pathway, a cell cell communication system critical for embryonic development and adult tissue homeostasis. Mutations in proteins that relay Hh signals between cells cause birth defects and cancer. The protein that carries the Hh signal across the membrane is the oncoprotein and G protein coupled receptor (GPCR) Smoothened (Smo). Smo is regulated by a separate transmembrane receptor for Hh ligands called Patched (Ptc). Ptc itself is a tumor suppressor that keeps the Hh pathway off by inhibiting Smo. The excessive Hh signaling that drives human skin and brain cancer is most frequently caused by inactivating mutations in Ptc or by gain of function mutations in Smo. While direct Smo agonists and antagonists, such as SAG and vismodegib, can bind to and activate or inhibit Smo, how Ptc inhibits Smo endogenously remains a mystery in the field. Currently, Smo is targeted and inhibited directly by a small molecule drug, vismodegib, for the treatment of advanced basal cell cancer, however widespread resistance to this drug has become a prevalent issue. Finding another method to target Smo activity in Hh driven cancers would provide valuable information for novel therapeutics. Identifying these Ptc responsive sites on Smo will help solve a long standing mystery in Hh signaling and suggest new therapeutic strategies to block Smo activity in Hh driven cancers.
Функция
Ұяшықтардың орналасуы SMO- ның функциясы үшін маңызды рөл атқарады, ол 7 өтпелі трансмембраналық белок ретінде жасуша мембранасына бекіді. Соник тікенек лигандының жапсырылған 12 өтпелі трансмембраналық рецепторды ынталандыруы SMO-ның омыртқалы жануарлардағы бастапқы цилиумға ауысуына әкеледі, бұл процесс жапсырылғанның бастапқы цилиумнан шығуын қамтиды, онда ол әдетте ынталанбаған күйінде орналасады. Силиарлық локализация үшін қажетті доменде мутация болған омыртқалы SMO көбінесе есік жолының белсендірілуіне ықпал ете алмайды. Керісінше, SMO бастапқы цилиумға конститутивті түрде оқшауланып, жоғарыда аталған домендегі триптофаннан лейцинге мутацияның нәтижесінде потенциалды түрде сигналды жолды белсендіре алады. Дрозофила сияқты омыртқасыздарда SMO қылшықшада ұйымдаспайды, оның орнына, есекпен жамаудан кейін плазмалық мембранаға ауыстырылады. SMO- мен байланысып, оны белсендіретін белгісіз эндогенді лигандтың бар екендігі туралы деректер бар. SMO- дағы мутациялар SMO- ның лигандты конформациясын еліктей алады және конститутивті сигнал трандукциясын белсендіреді деп есептеледі. SMO Costal 2- ді байлайды және Ci кешенінің орналасуына және Ci бөлінуінің алдын алуға әсер етеді. Сонымен қатар, омыртқалылардың SMO- сының Evc2 сияқты цилиарлық құрылымдармен байланысу арқылы Gli- ні транскрипция факторы ретінде белсендіруге ықпал ететіні белгілі, бірақ бұл механизмдер толық түсінілмеген. Холестерин белсенді сайтқа гидрофобтық "оксистерол туннелі" арқылы кіре отырып, Smo-ны және содан кейін Hh сигналын белсендіреді, бұл рұқсат етілген стерол байланысуы салдарынан Smo-ның белсендірілуіне немесе белсендірілмеуіне мүмкіндік беретін ашық немесе жабық конформацияларды қабылдауы мүмкін. Shh Ptc- ті тежеу арқылы жұмыс істейді, бұл холестериннің қолжетімді концентрациясын арттырады және Smo- дың белсендірілуіне және Hh сигналының берілуіне мүмкіндік береді. Жақында жасалған кристалдық құрылым Smo-да екі стеролды байлау орнын анықтады, бірақ Ptc-мен қай сайттың эндогендік реттелетінін анықтау керек. Регуляцияның ықтимал орындарына Smo-ның клеткадан тыс цистеинге бай доменін (CRD) және трансмембраналық доменнің (TMD) терең жерін қосуға болады. Плазмалық мембранадағы холестериннің көптігіне байланысты (% 50 мольге дейін), Ptc холестериннің қолжетімділігін басқару арқылы Smo белсенділігін реттейді деп ұсынылды. Әдетте, Ptc- нің ингибициялауын белсендіре бастағаннан кейін Smo негізгі тірекшеге көшіріледі және Ptc тірекше мембранасынан таралады. Инективациядан кейін Smo бұдан былай цилиарлық мембранада шоғырланбайды. Бұл гипотеза қолжетімді холестерин қорын ұлғайтатын немесе азайтатын әдістермен расталады, содан кейін Hh сигнализациясының өсуі немесе төмендеуі. Бұл қолжетімді холестерин қоры жалпы плазмалық мембраналық холестерин қорынан ақуыздармен өзара әрекеттесу және жасушалардың сіңіруіне қолжетімді болуымен ерекшеленеді. Сонымен қатар, слюдалық мембранада сфингомиелиннің холестеринді оқшаулауы салдарынан холестериннің төмен деңгейі бар екені дәлелденді. Холестериннің Hh жолдарының агонисттері рөлінен басқа, Ptc- нің қатысуымен ғана Shh- мен емдеу кезінде цилиарлық мембранадағы холестерин деңгейі тез көтеріледі, бұл Ptc- нің қолжетімді холестеринді реттеуі Smo- нің белсенділігі / тежелуінің механизмі ретінде көрсетеді. Бұл Ptc-нің Smo-ның холестеролға қол жеткізуіне кедергі келтіріп, Ptc-нің Shh-ның тежеуінен кейін Smo холестеролға қол жеткізеді және кейіннен белсендіріліп, Hh сигналын жібереді деген болжамға негізделеді.
Аурудың пайда болуындағы рөлі
SMO онкоген ретінде жұмыс істей алады. SMO мутацияларының белсенділігі есек жолының реттелмеген белсенділігіне әкелуі мүмкін және медуллобластома, базальді клеткалы карцинома, без без безінің қатерлі ісігі және простата қатерлі ісігі сияқты қатерлі ісіктер үшін қозғаушы мутациялар ретінде қызмет етеді. Осылайша, SMO көптеген есек жолы агонисттері мен антагонисттерімен бірге SMO-ны тікелей нысанаға алғандығы белгілі. Мысалы, оксистерол 20 ((S) OHC омыртқалы жануарлардың SMO-сын цистеинге бай доменді оның клеткадан тыс аминотерминал аймағының жанында байлау арқылы белсендіреді. Қатерлі ісік жағдайында 20 ((S) OHC - қатерлі ісікке қарсы оксистеролмен байланысу ингибиторының нысанасы болып табылады.